循环水腐蚀在线监测技术的研究与应用

循环水腐蚀在线监测技术的研究与应用

郑立群　杜　鹃　左　晋　林海潮　曹楚南

(中国科学院金属腐蚀与防护研究所　沈阳市110015)

循环水系统是化工企业的重要公用工程。循环水水质的优劣直接影响热交换器等主要生产设备的安全运行。腐蚀作为循环水水质的一项重要指标,对它的准确测量与实时跟踪,及时发现生产中的腐蚀问题,进而采取必要措施排除隐患和控制其发展,对于确保安全生产是非常重要的。目前普遍采用挂片失重法或监测换热器法进行腐蚀监测,这些方法对于循环水水质的腐蚀状态波动存在延时效应。鉴于循环水腐蚀在线测试技术的缺乏,本所以腐蚀电化学弱极化原理为理论基础研制了智能型循环水腐蚀在线监测仪(CMB)。它除具有较高的测量准确度,还利用微机技术实现了信号自动采集和数据运算与存贮,并且小型轻便、交直流两用。测试结果由微型打印机输出或通过RS-232串行接口与计算机联机通讯,并对测量数据存盘或输出腐蚀速度随时间变化曲线。

1　实验方法

1.1　测试探头的设计

探头基体选择尼龙棒,电极材料选择与化工设备相同的金属。用同种材料制成的三电极探针式探头,研究、参比、辅助电极呈三角形分布。它与循环水介质构成腐蚀体系。测量之前将电极表面用砂纸打磨光亮。每个电极面积是4cm2。探头通过屏蔽电缆与仪器信号输入端相连。

1.2　仪器的腐蚀速度计算参数校准实验

为验证该循环水腐蚀监测仪原理设计和数据处理方法的准确性,与美国PAR公司的378测量系统及分光光度法进行对比实验。仪器测量探头的电极材料为A3钢,腐蚀介质为1mol/L NaCl溶液。

1.3　现场实验

测量探头电极材料选择化工设备常用的20#碳钢,将探头浸在循环水中(也可安装在进口管线上或监测换热器进出口箱中),并通过100m长屏蔽电缆引到监测室的循环水腐蚀监测仪输入端(或将仪器放到循环水现场附近用短线与探头连接)。在探头附近悬挂3块同材料金属试片进行腐蚀失重试验。测试周期72h,腐蚀监测仪每隔10min自动测量1次。实验结束后取出挂片,测定平均失重,计算腐蚀率,将仪器的存贮测量结果传输到计算机并绘出瞬时腐蚀速度变化曲线。

2　实验结果与讨论

(1)循环水腐蚀监测仪(CMB)与美国PAR公司378交流阻抗测量系统及分光光度法(CA)在相同条件下几次测得腐蚀电流密度、平均值(X)与标准偏差(S)见表1。从表1可以看出循环水腐蚀仪监测器具有较高的准确度和精度以及可靠的性能。

表1　3种方法测得A3钢在1mol/L NaCl溶液中的腐蚀电流密度　(μA/m2)

项目1234567X S CMB16.3916.7916.7317.6915.6319.8615.4916.94 1.49 PAR14.5612.8113.0114.0220.1717.2216.7115.50 2.67 CA15.4315.8419.6218.0218.0413.2413.2415.46 2.30

(2)采用循环水腐蚀仪在两个循环水场Ⅰ、Ⅱ测得72h腐蚀速度平均值及挂片失重腐蚀率见表2。从表2可以看出,该仪器测得一定时期的平均腐蚀率与挂片失重腐蚀率

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误差较小。两种方法都表明循环水场Ⅰ与Ⅱ相比其水质腐蚀性较弱。

表2　循环水腐蚀仪监测法与挂片失重法

的现场测试结果

水场仪器监测法

(mm/a)

挂片失重法

(mm/a)

对于失重误差

(%)

循环水场Ⅰ0.0370.038 2.6

循环水场Ⅱ0.0500.06016.5

在循环水场Ⅰ测得72h内腐蚀速度随时间变化规律图1。从图1看出,在此期间内水场Ⅰ的水质腐蚀性波动很小,且维持在较低水平上,说明影响循环水对金属腐蚀性的综合因素控制较稳定,以及添加缓蚀剂性能较好。

3　结论

(1)循环水腐蚀监测仪实现了循环水腐蚀在线检测,可监测循环水对金属腐蚀的变化情况。并且可自动测量,处理、

存贮实验结果。

图1　循环水腐蚀仪测得水场Ⅰ

的腐蚀率变化规律

(2)该循环水腐蚀监测仪(CMB)测得的平均腐蚀率与挂片失重结果有良好的对应关系,与先进的电化学测量设备相比有较高的准确度。

(3)为工业循环水腐蚀监测提供了可靠手段,对于进一步实现工业循环水的全面计算机管理起到推动作用。

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